Technik
Licht 4 | 2021

Sichere Leuchtensteckdosen

Sicherheitslücke in elektrischer Hausinstallation geschlossen

Elektrizität ist heute eine Selbstverständlichkeit im öffentlichen und im privaten Bereich. Experten, aber auch Laien mit geringen oder gar keinen elektrotechnischen Fachkenntnissen profitieren von der stetigen Verfügbarkeit der Elektrizität. Insbesondere im Haushaltsbereich resultiert hieraus ein nicht zu vernachlässigendes Sicherheitsrisiko. Abhilfe soll eine neue Leuchtensteckdose schaffen.

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In Haushalten wird die elektrische Energie bei einer Wechselspannung von 230 Volt effektiv bereitgestellt. Sie liegt deutlich oberhalb der in der IEC 60449 festgeschriebenen Kleinspannung in Höhe von maximal 50 Volt bei Wechselspannung, die in der Regel als Bewertungsgrundlage für die dauerhaft zugelassene Berührungsspannung bei erwachsenen Menschen angesetzt wird und noch nicht zu lebensbedrohlichen Zuständen führt. Diesem potenziellen Sicherheitsrisiko tragen ständige Verbesserungen und Weiterentwicklungen in den Bereichen der Elektroinstallation Rechnung. Insbesondere der VDE hat hierzu stets wertvolle Impulse und Beiträge geliefert. So ist durch vielfältige Normvorgaben die Anwendung von Strom im Haushaltsbereich heutzutage nahezu vereinheitlicht und es sind Handlungsempfehlungen für Elektroinstallateure verfasst.

Abb. 1: Äußerliches Unterscheidungsmerkmal der Leuchtensteckdose ist ein mit dem Gehäuse fest verbundener metallischer Haken. Fillux

Unfallzahlen sinken – jedoch nicht bei Wand- und Deckenleuchten

Kein Schalter, keine Leitung, kein FI-Schutzschalter und nahezu kein elektrotechnisches Gerät oder Werkzeug ist nicht durch umfangreiche Vorgaben in einschlägigen Produktnormen berücksichtigt, in denen die für eine sichere Verwendung notwendigen Aspekte detailliert ausformuliert werden. Erfreulicherweise machen sich diese Maßnahmen in der ständigen Verringerung von Stromunfällen im Haushaltsbereich und Todesfällen, die mit diesen Stromunfällen in Zusammenhang gebracht werden können, bemerkbar. Allerdings ist diese positive Entwicklung bis heute noch nicht bei der Installation von Wand- und Deckenleuchten erkennbar, obgleich schon seit langer Zeit als Problem bekannt. So schrieb Prof. Dr.-Ing. H. Zürneck von der TH Darmstadt bereits im Jahr 1982 in einem Gutachten über das Unfallgeschehen während oder als Folge der Installation von Wand- und Deckenleuchten:

»Elektrische Durchströmung des menschlichen Körpers als Folge fehlerhafter Einrichtungen oder während eines Eingriffes in elektrische Einrichtungen, stellt in jedem Fall einen Unfall dar. Die Unfallfolgen reichen vom einfachen Schock über gravierende gesundheitliche Störungen bis zum (seltenen) Fall des Todes durch elektrischen Strom. Daneben, jedoch mit erheblichem zahlenmäßigen Gewicht, treten ›Sekundärunfälle‹ auf. Diese beruhen darauf, dass als Folge eines durch Elektrisierung eingeleiteten Schocks Fehlhandlungen ausgelöst werden, die einen schwerwiegenden Unfall zur Folge haben. Ein derartiger Unfall liegt z. B. dann vor, wenn bei der Montage einer Deckenleuchte nicht freigeschaltet wurde, der Montierende sich elektrisiert, als Folge des Schocks von der Leiter stürzt und sich dabei verletzt. […]«

Insbesondere die letzte Aussage adressiert die oben angesprochene Thematik rund um die Installation von Leuchten und ist noch heute aktuell. So ist etwa davon auszugehen, dass im privaten Bereich bis zu 95 Prozent der Leuchten durch Elektrotechnik-Laien installiert werden. Die Gründe hierfür sind vielschichtig und reichen von dem vermeintlichen Eindruck des Ungefährlichen über den Wunsch der Kosteneinsparung beim Nicht-Einbestellen einer fachlich qualifizierten Person bis hin zum zeitlichen Missmanagement etwa bei Umzügen.

Französisches System nicht in Deutschland nutzbar

Im Jahr 1998 erfolgte die Erstveröffentlichung des Entwurfs der Produktnorm »Betriebsmittel für den Anschluss von Leuchten für Haushalt und ähnliche Zwecke«. Der Beitrag war auf europäischer Ebene entstanden und als VDE-, EN- und IEC-Normentwurf deklariert. Erst zehn Jahre später, im März 2009, wurde dann die endgültige Fassung unter der Bezeichnung »Betriebsmittel / Vorrichtung für den Anschluss von Leuchten für Haushalt und ähnliche Zwecke – VDE 0620-400-1:2009-03, DIN IEC 61995-2 (VDE 0620-400-2):2009-11, DIN EN 61995-1 (VDE 0620-400-1):2009-03 (IEC 61995-1:2005, modified und IEC 61995-2) Edition 1.0: 2009-2« veröffentlicht. Daraufhin brachten einige europäische Anbieter ein auf dem Patent F 21 V 21/03, H 02 G 3/14, 3/20 der französischen Firma Legrand SA basierendes Anschlusssystem für Leuchten auf den Markt. Auf diesem Patent basierende Anschlusssysteme kommen in Frankreich und auch in einigen Randstaaten durchaus zum Einsatz. Insbesondere für den Einsatz in Deutschland und Österreich kann eine Zulassung dieses Systems jedoch nicht erfolgen, da erhebliche sicherheitsrelevante Vorgaben der Produktnorm nicht eingehalten wurden.

Detaillierte Studien mit begleitenden Messungen hierzu wurden bereits im September 2017 im Labor für Grundlagen der Elektrotechnik am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Fachhochschule Südwestfalen durchgeführt. Die betrachtete Leuchtmitteleinbaudose ist auch heute noch erhältlich und verfügt über einen Haken zur Aufhängung der Leuchtmittel sowie eine DCL (Device for Connection of Luminaires) Steckdose.

Mit ihrer Ausführung fällt sie unter die Norm DIN EN 61995-1 (VDE 0620-400-1, ICS 29.140.99) über »Vorrichtungen für den Anschluss von Leuchten für Haushalt und ähnliche Zwecke«. Der Haken zur Aufhängung der Leuchtmittel wird in dem eigentlichen Gehäuse in ein Kunststoffgewinde geschraubt. Er dient dazu, ein Leuchtmittel zum Beispiel über ein der Leiterführung dienendes Leerrohr aufzuhängen und somit im Gebrauch eine mechanische Zugentlastung des DCL-Steckers zu erreichen. Ein zum Einsatz kommendes Leerrohr kann durchaus aus einem metallischen, elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein.

Sicherheitslücken untersucht

Die durchgeführten Messungen zielten auf die Beantwortung der Frage nach einem eventuell existierenden Sicherheitsproblem in Bezug auf die Anwendung bzw. vielmehr die Installation durch einen Laien ab. Während einer ersten Messung war ein Leuchtmittel (Glühlampe) mittels der Aufhängungsöse des oben genannten Leerrohrs an dem einschraubbaren Haken der Einbaudose aufgehängt und über den DCL-Stecker angeschlossen. Die drei Adern (Phase L, Schutzleiter PE und Nullleiter N) der Zuleitung wiesen keinen Fehler auf. Insbesondere war die Isolation der drei Adern in einem einwandfreien und funktionsfähigen Zustand. Bei Betrieb der Leuchte am 230-V-Netz wurde mittels eines Handmultimeters die Spannung des Leerrohrs gegenüber Erde gemessen. Hierbei konnte keine nennenswerte Spannung festgestellt werden. Bei einer zweiten Messung wurde ein etwaiger Fehler in der Isolation der Phase L nachempfunden. Dies geschah durch einen Bypass mittels eines hochohmigen Leiters zwischen dem für die Versuche herausgeführten Anschlusspunkt des Leiters L und dem Leerrohr. Es wurde eine hochohmige Variante des Fehlerleiters gewählt, um eventuell auftretende Kurzschlussströme zu begrenzen.

Die so präparierte Leuchte wurde zunächst mittels der Aufhängungsöse an dem einschraubbaren Haken der Leuchtmitteleinbaudose des französischen Herstellers aufgehängt und danach wurde der DCL-Stecker in die hierfür vorgesehene DCL-Steckdose der Leuchtmitteleinbaudose gesteckt. Abschließend wurde der gesamte Versuchsaufbau an das 230-V-Netz geschaltet, wobei ein Fehlerstrom (FI)-Schutzschalter in dem elektrischen Kreis mit installiert war. Dieser löste nicht aus. Eine Prüfung der Spannung mittels Handmultimeter zeigte die nahezu volle Netzspannung zwischen dem Leerrohr und der Erde. In diesem Fall des beschriebenen Fehlers der Isolation steht bei der konventionellen Leuchtmitteleinbaudose (französisches System) das Leerrohr unter Netzspannung und der geforderte Berührungsschutz ist nicht gegeben. Dies stellt einen lebensbedrohlichen Zustand dar und kann insbesondere durch einen Laien im Vorfeld nicht erkannt werden. Die Forderungen der DIN EN 61 995-1 (VDE 0620-400-1) Abschnitt 11 Schutzleiteranschluss – Absatz 11.3

»Berührbare Metallteile von DCL-Steckdosen, die im Falle eines Isolationsfehlers unter Spannung stehen können, müssen dauerhaft und zuverlässig mit der Schutzleiter-Klemme verbunden sein.«

wird hier nicht erfüllt. Weiter ist die Norm DIN VDE 0100-559.5.1 von Relevanz, die das Anschließen von Leuchten mittels Lüsterklemmen und Haken, insbesondere in privaten Haushalten, untersagt.

An dieser Stelle kommt die Frage auf, ob von Normen abgewichen werden darf. Prinzipiell ist dies möglich, jedoch keinesfalls ratsam. So ist im Falle eines mit einer Elektro- oder auch Gasinstallation in Verbindung zu bringenden eventuellen Unfalls oder eines anderen Schadens laut Energiewirtschaftsgesetz (EnGW) etwa durch den Installateur nachzuweisen, dass bereits während der Installation verantwortungsbewusst gehandelt und die allgemein anerkannten Regeln der Technik berücksichtigt wurden. Ein solcher Nachweis gelingt in der Regel nur dann, wenn die entsprechenden Normen streng beachtet werden. Normen sind somit als quasi-rechtsverbindlich anzusehen. Im Schadensfall gehen zivilrechtliche Auseinandersetzungen stets zu 100 Prozent zu Ungunsten des Schadensverursachers aus, sofern dieser die quasi-rechtsverbindlichen Anweisungen im Vorfeld nicht berücksichtigt hat. In der Elektroinstallationsbranche führt diese Tatsache regelmäßig zu großer Unsicherheit, da einerseits die Norm bereits seit Jahren in Kraft ist, andererseits aber entsprechende Sicherheitsprobleme die dem Einsatz gemäß Norm widersprechen, bei den bekannten Produkten vorliegen.

System aus Deutschland schließt Sicherheitslücke

Abhilfe schafft hier eine neu entwickelte Leuchtensteckdose der deutschen Filuxx GmbH aus Bad Camberg. Ihre Installationsabmessungen unterscheiden sich nicht von herkömmlichen Leuchtensteckdosen, so dass bei Neubauprojekten keine Planungsanpassungen erforderlich werden bzw. bei Renovierungsvorhaben ein einfacher Austausch einer vorhandenen Leuchtensteckdose mit der Einbausteckdose von Filuxx zu realisieren ist. Äußerlich ist das größte Unterscheidungsmerkmal ein mit dem Gehäuse der Leuchtensteckdose fest verbundener metallischer Haken, im Gegensatz zu dem schraubbaren Haken der weiter oben dargestellten Ausführung. Die Filuxx-Leuchtensteckdose ist in Abb. 2 und in einer Explosionsdarstellung in Abb. 3 dargestellt.

Abb. 2: Leuchtensteckdose von Filuxx Filuxx

Abb. 3: Explosionszeichnung der Leuchtensteckdose Fillux GmbH

Im Labor wurden auch an dieser Leuchtensteckdose die beiden oben beschriebenen Versuche durchgeführt. Im Falle einer intakten Isolation aller Phasen des durch das Leerrohr geführten Leiters stand, wie nicht anders zu erwarten, auch hier das Leerrohr nicht unter Spannung. Anders als bei der vorherigen zweiten Messung mit Simulation einer defekten Isolation, löste nun unmittelbar mit Zuschalten an das Netz der FI-Schutzschalter aus und stellte den gesamten Versuchsaufbau damit spannungsfrei. Die Kombination einer Leuchtensteckdose von Filuxx und eines FI-Schutzschalters bietet somit den geforderten Schutz des Verbrauchers.
Abb. 4: Leuchtensteckdose in ungenutztem Zustand mit Abdeckplatte, von unten betrachtet mit Blick zur Decke Filuxx

Abb. 5: Das System von unten betrachtet mit Blick zur Decke ohne Abdeckplatte. Mit dem umklappbaren Haken und genormter Einschuböffnung für den Systemstecker ist das System sofort einsatzbereit. Filuxx

Das Filuxx-System ist nach der Norm DIN EN 61995 (VDE 0620) entwickelt und wurde vom VDE und ÖvE geprüft und zertifiziert. Im Rahmen europäischer Konformitätsabkommen wird es von allen europäischen Prüfinstituten ebenfalls anerkannt und zertifiziert. Bei Nichteinbau derartiger Systeme gemäß den oben genannten Normen verstoßen Architekten und Installateure eindeutig gegen Sicherheitsvorgaben, die durch den Stand der Technik klar definiert sind. Die DIN VDE 0100-559 als VDE-Bestimmung hat somit verpflichtenden Charakter. Im Vergleich zu dem eingangs erwähnten französischen System, das ausschließlich für leichte Pendelleuchten bis maximal drei Kilogramm verwendet werden kann, ist Filuxx in der Anwendung breit aufgestellt und auf Wunsch auch adaptierbar mit moderner Smart-Home-Technologie.

Weitere Informationen:

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Sven Exnowski, Dekan der FH Südwestfalen, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, www4.fh-swf.de; Hans Richard Fischer, CEO FILUXX GmbH und Systementwickler, www.filuxx.com

Abbildungen: Filuxx

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Licht 4 | 2021

Erschienen am 25. Mai 2021